JP2004524084A

JP2004524084A - Baby nursery with adaptive motor speed control

Info

Publication number: JP2004524084A
Application number: JP2002563087A
Authority: JP
Inventors: コラロヴィック，ロナルド，エス．
Original assignee: ヒル−ロムサービシズ，インコーポレイテッド
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2004-08-12
Also published as: WO2002063406A3; WO2002063406A2; ATE504875T1; DE60239671D1; EP1374005B1; US6641521B2; CA2435940A1; EP1374005A2; US20020147381A1; WO2002063406A9

Abstract

An infant incubator of the type having an enclosure within which the infant is held and an air circulation system with a heater and a motor driven blower is disclosed. An adaptive motor speed controller having a sensor providing an indication of the stability of the temperature of the infant is coupled to the blower motor and controls the motor speed at least in part based on the stability of the temperature of the infant. While the infant's temperature is stable, the motor speed is reduced within limits.

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にヒータと、哺育器内の暖かい空気を循環させる送風機を備える哺育器に関するものであり、さらには哺育器内の乳児の体温の安定性に応答して送風機を駆動するモータ速度を制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
哺育器内の空気の温度を制御する技術は周知である。モータ送風機で哺育器内の空気を循環させる技術、哺育器内の空気の温度によって決定される送風機の速度を変化させる技術もまた周知である。空気温を感知するサーミスタ及びモータ制御部は周知であり、ヒータの出力を制御すること、及び哺育器のフード内に吹き込むより先に、ヒータを通過する空気の速度を制御することにより、哺育器内の乳児に隣接する空気の温度を制御するのに使用されてきた。乳児の体温を直接的に計測するために、哺育器内に変換器を取り付けることもまた知られている。
【０００３】
特許文献１は、センサからアクセスパネルが開いていることを示す信号を受け取ると、送風機のモータ速度とヒータ電力とを増加させる哺育器を開示している。増加した送風機モータ速度の持続時間は、少なくとも部分的に乳児の皮膚温度を示す信号によって決まる。
【特許文献１】
米国特許第５７３０３５５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
空気が哺育器内を循環する時、空気は乳児の上に流れ、蒸発減を増加させることが知られている。しかしながら哺育器内の空気流は、二酸化炭素を排出し、外部の空気に含まれる酸素を補充するために必要とされる。モータや送風機の騒音のため、乳児が落ち着かないこともまた知られている。ある状況下で、フード内で空気の成分である適度の酸素と二酸化炭素を維持するのに十分な程度に送風機速度を減少させることにより、蒸発減は低減され、騒音も減じられるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ヒータと適応モータ制御部により適宜に制御されるモータ式送風機を備えて、暖かい空気を循環させるシステムを備えた、乳児用哺育器が開示されている。開示された制御システムは蒸発減を減少させ、さらに酸素を補給し、二酸化炭素を排出するために十分な空気流を維持しつつ送風機の騒音を少なくする。制御システムは乳児の体温を測定するための一以上のセンサと温度の安定性を示す送風機モータ用の速度制御部を備えている。速度制御部は送風機モータ速度を変化させるために一以上の温度センサと連動接続されており、送風機のモータ速度は乳児の温度の安定性により決定される。このように、送風機モータ速度は乳児の温度の安定性によって少なくとも部分的に決定される。
【０００６】
本発明の一つの側面によると、乳児用介護装置は、乳児を乗せる台、密閉して乳児用に制御された環境を提供する天蓋、空気循環システムヒータと前記密閉下で暖かい空気を循環させるための送風機用モータで駆動する送風機、空気循環システム用の制御システムを有する。制御システムは乳児の体温の安定性を測定するために一以上のセンサと、送風機モータ用の速度制御部を有する。速度制御部は、乳児の体温の安定性に依存した送風機モータの速度を変化させるために一以上の温度センサと連動して接続されている。このようにして、送風機モータ速度は乳児の体温の安定性によって、少なくとも部分的に決定される。
【０００７】
本発明の他の側面によると、哺育器用の適応モータ速度制御部は、乳児の体温の安定性を測定する少なくとも一つのセンサを有する。送風機速度制御部は、送風機速度を変化させる少なくとも一つのセンサ出力に応じて反応し、哺育器内の空気循環を変化させる。
【０００８】
本発明のさらに他の側面は、送風機モータとモータ速度制御回路から構成された哺育器内空気循環システムの送風機速度を変化させる方法を開示する。前記方法は、哺育器内の乳児の体温の安定性を感知する段階と、乳児の体温の安定性に基づいて少なくとも部分的に決定される送風機モータの速度を制御する段階から構成されている。
【０００９】
本発明の更なる側面によると、乳児を保持する哺育器内の流体の体積を制御する制御システムが開示されている。前記制御システムは、温度センサと流体制御回路要素から構成されている。温度センサは乳児の体温の安定性を感知するために配置され、それに応じて温度信号を提供する。前記流体回路は温度センサに連動するよう接続されており、温度信号に応じて哺育器内の流体の体積を測定するために配置されている。
【００１０】
乳児用の哺育器は、本願開示の他の側面によって開示されている。哺育器は台、天蓋、センサ、送風機アセンブリから構成されている。センサは乳児の体温の安定を感知し、それに応じて信号を送るために配置されている。送風機アセンブリは、ファン、モータ、制御部から構成されている。モータは、哺育器内で空気を循環させるべくファンを駆動する。制御部はモータとセンサに連動接続され、温度信号に対してモータの速度とファンの速度を調整している。
【００１１】
本願の更なる特徴は、以下の現在認識されている、例示した本発明を実施するのに最良の実施形態の詳細な説明を考慮することにより、当業者にとって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜＜図面の詳細な説明＞＞
哺育器及び乳児用暖熱装置は、酸素濃度、湿度、温度を適度に維持するために用いられる容器である。哺育器は周知の技術であり、Ｍｏｆｆｅｔｔらの米国特許第５，２２４，９２３号、ＭｃＤｏｎｏｕｇｈらの米国特許第５，２４２，３７５号、Ｓｔｏｒｔｉらの米国特許第５，３３０，４１５号、Ｍｉｌｌｅｒらの米国特許第５，３３６，１５６号、Ｌｅｓｓａｒｄらの米国特許第５，７３０，３５５号に開示されており、その開示は本願明細書に援用される。
【００１３】
哺育器は温度を調節、感知し、空気の流れ、酸素含有量、哺育器内の湿度、そして哺育器内の乳児の体温と健康状態を適度に調節するために乳児の体温を感知する、普通は一以上の装置を用いる。
【００１４】
図１及び図２に示すように、適応モータ速度制御装置１０は、哺育器１２内に組み込まれている。哺育器１２はシェル１６を支える台座１４と、看護人に便利な高さのフード、または天蓋１８から構成されている。図に示すように、シェル１６はカバー２０、デッキ２２そしてＸ線トレイを備えたマットレストレイ２４から構成されている。マットレス２８は、デッキ２２上のマットレストレイ２４上に支えられている。例えば図２に示すように、空気循環システム３０はシェル１６内に配されている。空気循環システム３０は、ラジエータフィン３４を備えたヒータ３２、送風機、ファンもしくはインペラ３６及びハウジング２０に据え付けられた送風機モータ３８を備える。ハウジング２０とデッキ２２は、注入口４０と放出口４２を通じて囲い１７の内部と接続する配管を形成するように構成、配置されている。マットレストレイ２４は、マットレストレイ２４の周囲の注入口４０から囲い１７を通り、放出口４２へ空気が流入できるような大きさとなっている。このように、空気はマットレス２８上の乳児４４の周りを循環する。シェル１６の構成部品は、乳児４４を支える台としての役割をする。哺育器１２は、空気循環システム３０を用いて乳児４４に制御された環境を提供する。
【００１５】
送風機３６は、送風機モータ３８の速度により制御される流量でカバー１７内の暖かい空気を循環させる（図１の番号を付していない矢印）。このように、送風機モータ３８の速度制御システムは本質的に流体流動回路である。例えば図５に示すように、モータ速度制御装置１０の構成部品を含む制御システム４６は、空気循環システム３０を調節する。例示した実施例において、制御システム４６は他の哺育器システムを制御し管理するマイクロプロセッサ４８を含む。
【００１６】
例えば図３に例示した実施例に示すように、皮膚温度センサまたは皮膚温度プローブ５２、空気温センサ５４、湿度センサ５６、酸素センサ５８、及び重量センサ６０からの信号は最初に読み込まれ、センサモジュール６２により処理される。センサモジュール６２はマイクロコントローラ６４およびフィルタ、アンプ及びアナログデジタル変換器として用いられているシグナルプリプロセッサ６５を含んでいる。シグナルプリプロセッサ６５とセンサモジュール６２により処理される信号は、シリアルデータ通信路６６を通じてマイクロプロセッサ４８へ転送される。
【００１７】
例えば図３に例示された実施例に示すように、センサモジュール６２は二つの分離型皮膚温度プローブ５２のコネクタ７２を接続するための二つのコネクタ６８、７０を備えている（図１、２、７にはその一方のみが示されている）。各皮膚温度プローブ５２は、二つのサーミスタ７４、７６を有している。各測定器の二つのサーミスタ７４、７６は、それぞれＳＫＮＴＸＭ及びＳＫＮＴＸＣに接続されるとともに、（例えば図３に示すように、Ｘは測定番号１または２であり、サーミスタ７４はＭサーミスタであり、サーミスタ７６はＣサーミスタである。）アース７８への共通コネクタに接続されている。図示したプローブ５２は、共にインダクタネットワークによる高周波フィルタリングを備える（図示せず）。
【００１８】
マイクロコントローラ６４は、シグナルプロセッシングとセンサモジュール６２上の全てのシグナルを制御するＰＩＣ１６Ｃ７３である。マイクロコントローラ６４は、入力、出力として設定可能な三つの外部ポート８０を備えている。マイクロコントローラ６４は、４ＭＨｚで稼働する水晶クロック８２に基づいた正確な時間で動いている。マイクロコントローラ６４の命令サイクルは１ＭＨｚ、すなわち１マイクロ秒である。
【００１９】
マイクロコントローラ６４は、プログラム実行が通常のパラメータの範囲外で行われている場合にリセット信号をアクティブにする内部ウォッチドックタイマ８４を備えて作動する。制御システム４６が、センサモジュール６２のリセット割り込み要求が必要であると判定すれば、制御システム４６のマイクロプロセッサ４８もまたマイクロコントローラ６４のリセットライン８６を利用できる。
【００２０】
特定の実施例に関して説明されている保育器１２は、ここでの開示の教示するところにしたがって、種々の形態及びデザインとすることができる。哺育器１２は、酸素セル、はかり、湿度センサ、乳児の血行、血流量、心拍数、及び呼吸数を感知するための皮膚測定器のような他のモジュールを備えても良い。しかし、適応モータ速度制御部１０がこれら他のモジュールのいずれも含まないか、例示したモジュール及び他のモジュールの異なる組み合わせを有するものであっても、ここに見られる本発明の範囲内である。またここでは哺育器１２という用語を使用しているが、ここに開示されている適応モータ速度制御部１０は、様々な患者支持体やエンクロージャとともに使用しても良い。患者支持体やエンクロージャの例は、Ｄｏｎｎｅｌｌｙらによるアメリカ特許第５，４５３，０７７号、Ｇｏｌｄｂｅｒｇらによるアメリカ特許第５７５９１４９号、Ｄｏｎｎｅｌｌｙらによるアメリカ特許第５，８１７，００２号、Ｍｏｌｌらによるアメリカ特許第５，８１７，００３、Ｎｅｗｋｉｒｋらによるアメリカ特許第５，９７１，９１３号、Ｄｏｎｎｅｌｌｙらによるアメリカ特許第５，９７１，９１４号、Ｇｏｌｄｂｅｒｇらによるアメリカ特許第６，０２４，６９４号、Ｇｏｌｄｂｅｒｇらによるアメリカ特許第６，０３６，６３４号、Ｇｏｌｄｂｅｒｇらによるアメリカ特許第６，０２２，３１０号、Ｓｐｅｒａｗらによるアメリカ特許第６，０７１，２２８号、Ｐｒｏｗｓらによるアメリカ特許第６，０４９，９２４号、及びアメリカ特許出願番号０９／５７１，４４９号および０９／５３３，５３１号に見ることができ、それらの開示は本明細書中に援用される。
【００２１】
例えば、図４、５の実施例に示すように、マイクロプロセッサ４８は様々なセンサやシステムを監視し、制御する。マイクロプロセッサ４８は、ディスプレイドライバ８８を通じてディスプレイ９０と通信し、システム状態の情報を看護人へ表示する。看護人はキーパッド９２とキーパッドインターフェイス９４を用いてマイクロプロセッサとのやりとりを行い、動作モード、設定値情報を提供するとともに、ディスプレイ９０に特定のシステム状態情報を表示するように要求する。マイクロプロセッサ４８は、ＬＥＤインターフェイス９６、ＬＥＤ９８、可聴アラーム１００、及びスピーカ１０２を通じてシステム状態の補助表示を提供する。マイクロプロセッサ４８は、酸素容器（図示せず）の酸素ソレノイドを、酸素ソレノイドドライバを用いて制御する。ヒータ３２と加湿器１０６への電力は、ＡＣパワードライバ１０８を用いてマイクロプロセッサ４８により制御される。ＡＣパワードライバ１０８、ファンドライバ５０、及び酸素ソレノイドドライバ１０４は、電源１１２、空気流センサ１１４及び空気温センサ１１６を備えたアナログインターフェイス１１０を用いて接続される。ウォッチドッグタイマ１１８は、万一システム障害が起こった場合に、これらのシステムとインジケータを適切に制御できるよう、ＬＥＤインターフェイス９６を介してＬＥＤ９８に、可聴アラーム１００を介してスピーカ１０２に、酸素ソレノイドドライバ１０４を介して酸素容器（図示せず）の酸素ソレノイドに、ファンドライバ５０を介して送風機モータ３８に、ヒータそしてＡＣパワードライバ１０８を介してヒータ３２及び加湿器１０６に接続されている。
【００２２】
例えば図５及び図６に示すように、送風機モータ３８は、信号処理マイクロコントローラ６４及びマイクロプロセッサ４８を通じて、一以上の温度センサ５２と連動するように接続されたファンドライバ５０と、少なくとも部分的に乳児４４の体温の安定性によって決定される送風機モータ３８の速度（α_Ｂ）を変化させるように接続されている。図に示すように、ファンドライバ５０は、マイクロプロセッサ４８からパルス幅変調信号（ＰＷＭ）１２０を受信する。光カプラ１２２は、電源１１２が発生するより高い電圧、電流に接続されたファンドライバ５０からマイクロプロセッサ４８を絶縁するために、マイクロプロセッサ４８からＰＷＭ信号１２０を受信する。光カプラ１２２の出力は、Ｈブリッジ制御部のように、送風機モータ３８を速度（α_Ｂ）で駆動させるための動力信号（Ｐ_Ｂ）を発するために、ＰＷＭ信号１２０をモータ制御部１２６へのアナログ信号に変換する積分回路１２４に接続されている。送風機モータ３８には、モニタリング及びフィードバック制御のためのホール効果センサ１３０が組み込まれている。図示のように、ホール効果センサ１３０は磁石の通過（図示せず）を感知するために、インペラ３６内に内蔵された送風機モータ３８のフレームに取り付けられている。ホール効果センサ１３０の出力は、モータ速度及び角速度（α_Ｂ）１３２を計測するためのマイクロプロセッサ４８へフィードバックされる。
【００２３】
システムが通常のパラメータ範囲外で運転を開始する場合には、ウォッチドッグ１１８がファンドライバ５０に制御信号を送る。ウォッチドッグ１１８が始動された時には、ファンモータ速度（α_Ｂ）１３２は１５００rpm±４５０rpmに維持される。
【００２４】
上述したように、マイクロプロセッサ４８はヒータ電力（Ｐ_Ｈ）も監視及び制御している。変流器１３４は、ヒータ３２と加湿器１０６への電力と直列につながれている。変流器１３４の出力は、哺育器ヒータ３２を制御する手段を提供するＡ／Ｄコンバータ１３６に接続されている。マイクロプロセッサ４８とウォッチドッグ１１８もまた独立してセーフティーリレー１４０を制御する。セーフティーリレー１４０が解除されると、ヒータトライアック１３８の機能に拘わらず、ヒータ３２への電力供給が中断される。
【００２５】
温度、湿度、酸素濃度制御は、強制空気循環システム３０により行われる。制御された室内の空気１３９（図示のように８００rpmでおよそ毎分７リットル）は、シェル１６内に配置された送風機、つまりインペラ３６により空気取り入れフィルタを通じて取り入れられる。フィルタリングされた新鮮な空気を哺育器に取り入れることに加え、送風機３６により、新鮮な空気１３９が流入する流量より大きな流量で、カバー内の空気１４１が循環される。新鮮な空気１３９の総流量及び再循環した容器内の空気１４１は空気流センサ１１４を通過して、ヒータ３２のラジエータフィン３４に向けられている。空気はデッキ２２の前方と後方に備えられた流入スロット４０を通って乳児区画１７へ入り込み、空気温センサ５４を備えたセンサモジュール６２を通って循環する。空気は乳児区画１７内を循環した後に、デッキ２２の外部スロット４２を通り、送風機３６へ戻る。温度は哺育器の空気または乳児の皮膚温度を制御パラメータとして用いることによって調節されている。看護人は、キーパッド９２を用いて図に示すように、所望のモード（空気温モード、皮膚温度モード）を選択する。いずれの操作モードにおいても、ヒータ３２の出力は所望の温度を維持するのに必要な熱量に比例する。
【００２６】
図示した装置においては、空気温モードの時には、空気温が６８Ｆ（２０℃）から９９Ｆ（３７℃）（温度オーバーライドモードのときは９９Ｆ（３７℃）から１０２Ｆ（３９℃）））の範囲で、看護人がコントロールパネル１４８のキーパッド９２に備えられた上向き矢印、下向き矢印（それぞれ１４４、１４６）を用いて選択したように維持することができる。上述した範囲から選択された温度は空気設定温度として認識され、マイクロプロセッサ４８により、メモリ１５８へ記憶される。哺育器内の空気温はセンサモジュール６２の空気取り入れ口に配された、空気温センサ５４により監視され、マイクロプロセッサ４８により設定した空気温と比較される。マイクロプロセッサ４８は、空気温センサからの空気温情報と、カバー内の温度を設定温度に近づけ、正確に維持するヒータ３２の出力統制を行うＡＣパワードライバ内のヒータ制御回路に供給された制御信号を発するための空気温設定を用いる。空気温誤差（即ち測定温度と設定温度の差）に基づく周知の制御アルゴリズムを用いることで、ヒータ３２の出力を制御する信号を発することができるということは、当業者なら誰でも理解するであろう。これらの周知のアルゴリズムは、比例制御、比例積分動作（ＰＩ）、比例微分動作（ＰＤ）、及び比例積分微分動作（ＰＩＤ）である。他の周知のアルゴリズムを、空気温モードにおいてヒータ３２を制御するために用いることができる。
【００２７】
空気温センサ５４に感知された空気温がディスプレイ９０に表示され、哺育器の温度の上限を制限するための予備としてセンサモジュール６２内の第二のセンサ（図示せず）が備えられる。哺育器内の前記上限温度を超過した時には、ヒータ３２は停止する。
【００２８】
例示した第一の実施例において、空気温モードでは、乳児４４の体温が安定するより前に乳児設定温度、またはその付近で設定したレベルで送風機速度（α_Ｂ）が維持される。例示するように、送風機速度（α_Ｂ）は乳児４４に対し平均１０ｃｍ／ｓｅｃ以下の空気流速を作り出せるよう、８００rpmで維持される。予熱操作の際や、アクセスパネルが開いている時のような特定の条件下では、閉じた哺育器内の送風機速度（α_Ｂ）は、例えば２０００rpmに増加し、乳児４４に対し平均１５ｃｍ／ｓｅｃ以上、またはそれとほぼ等しい流速を作り出している。このように、多くの条件下では、ファン速度（α_Ｂ）は典型的には複数（例えば２つ）の前もって選択されたモータ速度（α_{Ｂｈｉｇｈ}）（α_Ｂｌｏｗ）の一方を選ぶことで制御される。乳児が空気温モードにおいて体温を望ましい水準に保つことができれば、適応モータ速度制御部は、送風機速度（α_Ｂ）を減少させる。
【００２９】
空気温モードにおいて、乳児の体温は、カバー１７内の空気温と乳児が自分の体温を作り出し、維持する能力の関数である。小さい乳児４４または恒常性調節が発育不良の乳児は、空気温モードで望ましい水準で安定した体温を維持することができないかも知れない。従って例示した哺育器では、皮膚温度モード、すなわちスキンモードが備えられている。
【００３０】
スキンモードにおいて、乳児の体温は９３Ｆ（３４℃）から９９Ｆ（３７℃）、（オーバーライドモードで９９Ｆ（３７℃）から１００Ｆ（３８℃））の範囲からフロントパネル１４８上のキーパッド９２に備えられた上向き矢印キー１４４、下向き矢印キー１４６を用いて選択できる。この範囲の温度から選択された温度は皮膚設定温度として認識される。皮膚温度センサ５２は、乳児４４の皮膚に直接取り付けられる。センサ５２からの皮膚温度情報は、センサモジュール６２からマイクロプロセッサ４８へ送信される。
【００３１】
図示のように、マイクロプロセッサ４８は、皮膚温度の誤差を測定するために、センサ５２により測定された皮膚温度と皮膚設定温度を比較する。皮膚温度を制御すべくヒータ３２の出力を調整するＡＣパワードライバ１０８内のヒータ制御回路に供給されるヒータ制御信号を発するために、皮膚温度誤差がマイクロプロセッサ４８により用いられる。当業者は、ヒータ３２の出力に対する制御信号が、皮膚温度誤差に基づいた周知の制御アルゴリズムを用いて発せられていることを理解するであろう。これらの周知のアルゴリズムは、比例制御、比例積分動作（ＰＩ）、比例微分動作（ＰＤ）、及び比例積分微分動作（ＰＩＤ）である。他の周知のアルゴリズムを、スキンモードでヒータ３２を制御するのに用いてもよい。
【００３２】
例示した第一の実施例におけるスキンモードでは、送風機速度（α_Ｂ）は乳児４４の体温が乳児の設定温度、またはその付近で安定するより前に設定された水準で維持される。図示のように、送風機速度（α_Ｂ）は乳児４４に１０ｃｍ／ｓｅｃ以下の平均空気流速を作り出すために、８００rpmで維持される。予熱操作中やアクセスパネルが開いている時のような特定の条件下では、本哺育器において送風機速度（α_Ｂ）は例えば２０００rpmに増加し、乳児に１５ｃｍ／ｓｅｃ以上、またはほぼその値の平均流速を作り出す。このように、多くの条件下において、ファン速度（α_Ｂ）は前もって選択された複数の（例えば２つ）モータ速度（α_{Ｂｈｉｇｈ}）（α_Ｂｌｏｗ）の一つを選択することによって制御される。哺育器がスキンモードで操作されている際に、乳児４４が自身の体温を安定させることができるようになったら、適応モータ速度制御部が送風機モータ３８の制御を引き継ぐ。
【００３３】
例えば図８に示すように、第一の実施例における、適応モータ速度制御部１０は、乳児の皮膚温度（Ｂ_Ｔ）が安定した時（つまりｄＢ_Ｔ／ｄｔ≒０．（２０２）かつ皮膚温度設定値（Ｂ_Ｔｓｅｔ）（２０４）に近いとき）にエアーモードとスキンモードのいずれかにおけるファン速度（α_Ｂ）を適宜に制御する（２００）。送風機モータ３８を制御するために、適応モータ速度制御部１０は乳児の設定体温（Ｂ_Ｔｓｅｔ）（１９４）、乳児の体温（Ｂ_Ｔ）（１９６）、及び乳児の体温変化（ｄＢ_Ｔ／ｄｔ）（１９８）を得る。乳児の体温が安定するより先に、つまり特定の哺育器１２の構成又は条件下で、送風機速度（α_Ｂ）は、前もって選択された二つの速度のうち一つを選択するように、特定の様態または条件を処理するのに適応した周知のアルゴリズムによって操作される。送風機速度（α_Ｂ）を制御することは、例えばアクセスパネルが開いているとき、特別な状態であることを示す表示がされ（２１０）、送風機速度（α_Ｂ）は周囲の空気を一緒に運ぶためのより強力なエアカーテンを作り出すために、最大値（α_{Ｂｈｉｇｈ}）に増加する（２０６）。乳児の皮膚温度が設定値よりもかなり小さい時は（Ｂ_Ｔ≪（Ｂ_Ｔｓｅｔ）、別の特別な状態を示し（２１０）、送風機速度（α_Ｂ）もまた、乳児４４を迅速に暖めるためにその最大値（α_{Ｂｈｉｇｈ}）に設定される（２０６）。例示するように、乳児の皮膚温度が設定値よりも小さい（Ｂ_Ｔ＜Ｂ_Ｔｓｅｔ）、または設定値よりも大きい（Ｂ_Ｔ＞Ｂ_Ｔｓｅｔ）、または安定していない（ｄＢ_Ｔ／ｄｔ≠０）ときは、送風機速度は小さい値（α_Ｂｌｏｗ）に設定される（２０８）。例示した実施例において、哺育器１２が閉じられた通常の構成で、かつ乳児の体温が設定値に近く（Ｂ_Ｔ≒Ｂ_Ｔｓｅｔ）安定しているとき（ｄＢ_Ｔ／ｄｔ≒０）、適応モータ速度制御部は稼働される（２００）、（３００）。送風機モータ３８の速度（α_Ｂ）は、乳児４４の体温、及び乳児の体温の安定性に基づいて少なくとも部分的に制御される。
【００３４】
図７は、哺育器１２、制御システム４６、及び空気循環システム３０を図式的に示している。制御システム４６は、適応モータ速度制御部１０及び温度制御回路１６０を有したヒータ制御部（混乱を避けるため番号をつけていない）、皮膚温度制御回路１６２、継電器１３８を有している。当業者なら誰でも、速度制御部１６４はマイクロプロセッサ４８、マイクロコントローラ６４、適応モータ速度制御部１０のファンドライバ５０を有していることを認識するであろう。図７において、設定値回路１５０、比較器１５２、温度差動回路１５４及びヒータ電力差動回路１５６が、速度制御部１６４から分離した構成部品として図示されている。哺育器１２の図示による実施例において、設定値回路１５０、比較器１５２、温度差動回路１５４及びヒータ電力差動回路１５６は、マイクロプロセッサ４８により少なくとも部分的に実装されている。
【００３５】
図７において点線で示されるように、制御システム４６もまた周知の他のセンサやスイッチを備えており（ボックス１２８としてまとめて示す）、送風機３６を稼働させるモータ３８の動作を統制するために速度制御部１６４へ入力を提供し、ヒータ操作を統制するためにヒータ制御部（数を示さず）へ入力を提供する。このようなセンサとスイッチ１６４の例には、ドアまたは哺育器のアクセスパネルが開いていることを知らせるドアオープンスイッチ（図示せず）、カバー内の酸素レベルが設定値よりも小さくなると、空気流を増加するよう指示を出す酸素センサ５８、哺育器ウォームアップモード表示器（図示せず）、空気温センサ１１６、及び同様のセンサ及びスイッチが含まれるであろう。
【００３６】
適応モータ速度制御部１０は、乳児４４の体温を測定するための一以上の皮膚温度センサ５２、ホール効果センサ１３０、設定値回路１５０、比較器１５２、温度差動回路１５４、ヒータ電力差動回路１５６、及び送風機モータ３８の速度制御部を備えている。図示のように、設定値回路１５０は、キーパッド９２、キーパッドインターフェイス９４、及びマイクロプロセッサ４８を用いて実装される。看護人はキーパッド９２を用いて皮膚温度設定値（Ｂ_Ｔｓｅｔ）を入力することができ、それはマイクロプロセッサ４８によりメモリ１５８に記憶される。例示するように比較器１５２は、ソフトウェア、すなわちセンサ５２からセンサモジュール６２を通じて受け取った皮膚温度データと設定皮膚温度を比較するマイクロプロセッサ４８によるプログラミングの指示で実現される。図示するように、温度差動回路１５４及びヒータ電力差動回路１５６は、ヒータ電力と乳児の体温の時間変化率を、現在の乳児の体温の値と記憶された乳児の体温（Ｂ_Ｔ）及びヒータ電力（Ｐ_Ｈ）を用いて決定するための、周知のアルゴリズムを実行するマイクロプロセッサ４８内で実装される。マイクロプロセッサ４８により少なくとも部分的に稼働するように示されているが、設定値回路１５０、比較器１５２、温度差動回路１５４、及びヒータ電力差動回路１５６が、ディスクリート部品及び／または集積回路により実装されるということは、本明細書の教示する範囲内である。
【００３７】
皮膚温度センサ５２は、乳児４４の体温を示す出力を行う。センサモジュール６２及びマイクロプロセッサ４８は、乳児の最新の皮膚温度（Ｂ_Ｔ）を提供するために皮膚温度センサからの出力を調整する。例示した皮膚温度センサ５２は、皮膚に接触させるタイプであり、病院の患者に付けさせる用途に広く利用されているプローブである。しかしながら、一以上のセンサ５２は直接的にまたは離れて乳児４４の皮膚温度を感知すること及び皮膚温度を表す出力を提供することができるということは、本明細書の教示する範囲内である。乳児４４の皮膚温度を感知するための他のセンサの例としては、接触サーミスタ、デジタルサーモメータ、赤外線センサ等がある。
【００３８】
例示するように、送風機モータ３８は、アイドリングを除いて少なくとも二つの速度（α_{Ｂｈｉｇｈ}）（α_Ｂｌｏｗ）を有する可変速度モータである。好ましくは、送風機モータ３８が、最大速度（α_ｍａｘ）と失速速度（α_{ｓｔａｌｌ}）間で連続的に変化できる可変速度モータである。例示した実施例において、送風機の高速（α_{Ｂｈｉｇｈ}）は２０００rpmであり、失速速度（α_{ｓｔａｌｌ}）はおよそ３５０rpmである。適切な送風機制御をせずに運転された時は、送風機に設定されている低速（α_Ｂｌｏｗ）はおよそ８００rpmである。当業者なら誰でも、高速、低速、最大速度、失速速度は送風機モータ３８、インペラ３６及び適応モータ速度制御部１０が備えられる哺育器１２の構成により変化することを認識するであろう。
【００３９】
送風機モータ３８は、連動接続された速度制御部１６４、及び一以上の皮膚温度センサ５２の一つ以上により制御されている。適応モータ速度制御部１０は、乳児４４が自身の体温を維持できる間は、モータ３８の速度（α_Ｂ）を、モータ速度（α_Ｂ）を漸減させることにより変化させる。
【００４０】
ヘルスケアプロバイダは、定期的に哺育器カバー１７内の空気を循環させると、カバー１７内で適度な酸素量が維持できる利点があることを見いだした。上述した哺育器１２の第一の実施例において、適応モータ制御部が稼働していない時、送風機モータ３８は、酸素を補給し、二酸化炭素を排除するためにカバー内の空気１４１と混合すべく、およそ７リットルの部屋の空気１３９を、カバー１７内へ吹き込むのに十分な速度（α_Ｂｌｏｗ）で稼働する。例えば図９に示すように、第一実施例において適応モータ制御部２００がアクティブとされた時に乳児の体温（Ｂ_Ｔ）が安定したままならば（ｄＢ_Ｔ／ｄｔ＝０）（２１８）、送風機速度（α_Ｂ）は、時間が経てば減少する（２２０）。しかしながら図示するように、送風機速度（α_Ｂ）は酸素を補充し、二酸化炭素を取り除くのに十分な下限（α_{Ｂｌｉｍｉｔ}）より小さくなることはない。適応制御部２００、３００が稼働するとすぐに、最小モータ速度（α_Ｂｍｉｎ）が最初に補充限界に設定され（α_{Ｂｌｉｍｉｔ}）２２４、モータ速度（α_Ｂ）は（α_{Ｂｌｉｍｉｔ}）より小さくならない。当業者なら誰でも、送風機速度の下限（α_{Ｂｌｉｍｉｔ}）は、送風機モータ３８の失速速度（α_{ｓｔａｌｌ}）より上（即ちα_{Ｂｌｉｍｉｔ}＞α_{ｓｔａｌｌ}）にあることを認識するであろう。ゆえに開示した実施例において、乳児４４がカバー１７内にいるときに酸素を補給し、かつ余剰二酸化炭素を取り除くのに適切な空気循環を確保するためにモータ３８は連続的に稼働する。酸素補充及び二酸化炭素の排出が、モータ３８の間欠運転により達成されることは本発明の範囲内である。
【００４１】
図７を参照すると、適応モータ速度制御が行われているとき、ヒータ３２の操作は、一連のパラメータが満たされた時、ヒータ３２をアクティブとする制御部（番号なし）により統制され続けている。図示した例において、ヒータ制御部は適応モータ速度制御部１０といくつかの構成部材を共有している。ヒータ制御部は、空気温センサ５４、空気温制御回路１６０、電動継電器１３８、乳児体温制御回路１６２、比較器１５２、設定点回路１５０、及び乳児体温センサ５２を備えている。エアーモードにおいて、ヒータ操作はカバー１７内の空気温が選択された値（例えば３９℃）よりも小さくなる時のみ、継電器を閉じることによりヒータ操作を可能にするための空気温センサ５４に接続された温度制御回路１６０により部分的に制御されている。図示した例において、スキンモードでは、皮膚温度センサ５２により測定された乳児の体温の相対値を示す比較器１５２からの誤差信号と、設定点回路１５０により確立された乳児設定体温に応じて統制されている。望むならば、ヒータ操作もまた他のセンサ、及びスイッチに応じて統制されてもよい。
【００４２】
図示した適応モータ速度制御部１０の実施例において、比較器１５２は温度設定点信号を供給するために、乳児温度センサ５２及び設定点回路１５０と連動するように接続されている。比較器１５２の出力は、速度制御部１６４及び乳児体温制御回路１６２と連動接続されている。このようにして、スキンモードにおいて、ヒータ３２及び送風機３６操作は、乳児４４の体温に応じて統制される。先に述べたように、図示した実施例において乳児４４の体温が設定値よりもかなり低いと（Ｂ_Ｔ≪（Ｂ_Ｔｓｅｔ）、乳児４４がすぐに暖まるように適応モータ速度制御部１０が送風機モータ３８をより大きな速度（α_{Ｂｈｉｇｈ}）で作動させる。いったん乳児４４の体温が設定値と等しくなるか、それより高くなると（Ｂ_Ｔ≧Ｂ_Ｔｓｅｔ）、送風機モータの速度３８はより低い値（α_Ｂｌｏｗ）に減少される（図８におけるステップ（２０２）及び（２０８）を見よ）。
【００４３】
例示した実施例において、乳児４４の体温が設定温度またはその付近にある時、及び乳児の体温が安定している時は、図９におけるステップ（２２０）に示すように適応モータ速度制御部１０は、時間が経つにつれて送風機速度を徐々に減少させ始める。乳児の体温が安定しており（ｄＢ_Ｔ／ｄｔ≒０）（２１８）、かつ設定温度付近では（Ｂ_Ｔ≒Ｂ_Ｔｓｅｔ）（２１６）、適応モータ速度制御部１０は適切に換気を行う（α_{Ｂｌｉｍｉｔ}）ための下限に到達するまで送風機速度を減少し続け（２２０）、適切に換気する（α_{Ｂｌｉｍｉｔ}）ために送風機速度を下限で維持する。最初に、送風機速度の下限（α_{Ｂｌｉｍｉｔ}）は補充限界と等しく設定され（２２４）、送風機速度は下限（α_{Ｂｌｉｍｉｔ}）より小さくされない。ステップ（２２２）は、送風機速度（α_Ｂ）が（α_Ｂｍｉｎ）より大きいかどうかを調べ、もし大きければ送風機速度は小さくされる（２２０）。それから制御部１０は、（α_Ｂ）が（α_Ｂｍｉｎ）より小さいかどうかを調べ、もし小さければ、送風機速度が（α_Ｂｍｉｎ）より小さくなるのを避けるため、送風機速度（α_Ｂ）は（α_Ｂｍｉｎ）に設定される。
【００４４】
乳児の体温が不安定になると（送風機速度を減少させる工程の間、または送風機速度が適切な換気（α_{Ｂｌｉｍｉｔ}）のために下限に達した時のどちらか）、適応モータ速度制御部１０は送風機速度を増加させる（２２８）。体温が不安定となった送風機速度は記憶され（２２６）、しばらくの間、乳児の世話に使用されるべき最小送風機速度レベル（α_Ｂｍｉｎ）として扱われる。次の送風機速度の減少の間、送風機速度はこの記憶された送風機速度より小さく減少しない（α_Ｂｍｉｎ）（２２２）。乳児の体温がしばらくの間、記憶された最小の送風機速度（α_Ｂｍｉｎ）の下で安定したままならば、換気限界（α_{Ｂｌｉｍｉｔ}）へ減少し続けることは本明細書の教示する範囲内である。図９において点線で示されるように、記憶された速度（α_Ｂｍｉｎ）で十分な時間が経過した後に（２３８）、記憶された速度（α_Ｂｍｉｎ）は換気限界（α_{Ｂｌｉｍｉｔ}）にリセットされ（２４０）、送風機速度がますます増加される（２２０）。このような場合、体温の不安定が表示されると、新たな最小処理限界（α_Ｂｍｉｎ）が記憶される。
【００４５】
体温の不安定が示されると、好ましくは送風機速度の増加がだんだん大きくされる。送風機速度（α_Ｂ）は乳児の体温がほとんど設定温度と等しいか（Ｂ_Ｔ≒Ｂ_Ｔｓｅｔ）（２３４）、または送風機速度の上限（α_Ｂｍａｘ）に達するまで増加される（２３６）。モータ不安定が示された際に、適応モータ速度制御部１０が、即座に送風機速度を設定された速度に調整することは（２３８）、（例えばα_Ｂｌｏｗ）本明細の範囲内である。
【００４６】
空気流が減少されたモータ速度で維持されると（即ちα_Ｂｍｉｎ≧α_{Ｂｌｉｍｉｔ}）、酸素が補給され二酸化炭素はカバー内から取り除かれる。この減少された空気流中では、哺育器１２内の乳児４４は増大された空気流中より対流熱損失、及び不感水分損失を体験することが少ない。送風機モータ速度（α_Ｂ）を減少すると、モータ３８により生じる騒音も減少されるので、カバー１７内部の騒音レベルも減少する。モータ速度、空気流速、及びカバー１７内の騒音は、制限内で制御されている。このようにして、乳児の代謝エネルギーは環境に反応することよりもむしろ、成長に向けられることができる。
【００４７】
ある乳児４４は、適度な体温及び、体温を安定させるのに多くの力を必要とするが、一方他の乳児（より大きく、病気をしにくい乳児４４）はほとんど力を必要としない。適応モータ速度制御部１０の第一実施例において、送風機速度はある安定の形態が判定されるまで減少し始めることはない。典型的には、乳児の体温が安定したことは、乳児の体温の変化率（一次微分）を見ることによって判定される。例示した適応モータ速度制御部１０の第一実施例において、乳児の体温の時間変化率（ｄＢ_ｔ／ｄｔ＝０）がゼロ又は非常に小さいとき、乳児の体温は安定しているとみなされる。実施例において、マイクロプロセッサ４８に送られる乳児の体温信号は、現在の値及び乳児の体温の一以上の前の値がメモリ１５８に体温データとして記憶される。温度データのサンプリング速度に基づいて直接的に（ｄＢ_ｔ／ｄｔ）を決定するために乳児の体温の現在の値と、以前の値に周知のアルゴリズムを適用する。温度信号を微分増幅器に入力し、その増幅器の出力を（ｄＢ_ｔ／ｄｔ）値として用いることは、本明細書の教示する範囲内である。
【００４８】
乳児の体温が安定したことを示すもう一つの指標は、ヒータに供給される電力の時間変化率（ｄＰ_Ｈ／ｄｔ）である。適応モータ速度制御部１０の実施例において、適応モータ速度制御部１０は、速度制御部１６４へ、ヒータに供給された電力の時間変化率（ｄＰ_Ｈ／ｄｔ）の指示を与えるヒータ電力微分回路１５６を含んでいる。ヒータに提供される電力の時間変化率がゼロに近いとき、乳児の体温は安定していると想定される（ｄＢ_ｔ／ｄｔ≒０）。このようにして、本明細書の教示する範囲内であるが、ヒータに供給される電力の時間変化率（ｄＰ_Ｈ／ｄｔ）は、乳児の体温が安定している唯一の指標として用いられる（ｄＢ_ｔ／ｄｔ≒０）。適応モータ速度制御部が、（ｄＢ_ｔ／ｄｔ≒０）及び（ｄＰ_Ｈ／ｄｔ≒０）の場合だけ実行されることもまた本開示の教示の範囲内である。
【００４９】
哺育器１２の実施例において、乳児４４の体温が望ましい設定温度に近づくにつれて、ヒータ電力必要量は減少する。例えば図１０に示すように、適応モータ速度制御部１０の適応制御アルゴリズム３００の第二の実施例において、このヒータ電力３１８の減少（ｄＰ_Ｈ／ｄｔ＜０）はモータ速度の減少２２０を引き起こすのに用いられており、そのため適応モータ速度制御部１０はレベル２３２を維持するために（α_Ｂｍｉｎ）、徐々にモータ３８の速度を減少する。維持レベル（α_Ｂｍｉｎ）では、送風機モータ３８は必要な空気の再循環を提供するのに十分早く回転しているが、空気の速度及びモータ操作からの内部音圧は送風機速度の最高速度（α_{Ｂｈｉｇｈ}またはα_Ｂｌｏｗ）に比べるとかなり減少する。アルゴリズム３００の残りは、第一のアルゴリズム２００と類似しているので、類似のステップを特定するのに類似の参照番号を用いている。
【００５０】
例えば図１１に示すように、適応速度制御部１０のもう一つの実施例において（４００）、乳児４４の体温が安定していることは、乳児の体温を維持するのに必要なヒータ電力（Ｐ_Ｈ）を調べることで判定される。最初は、送風機速度（α_Ｂ）が酸素を補給するための送風機速度の下限（α_{Ｂｌｉｍｉｔ}）及び送風機速度の最大値（α_Ｂｍａｘ）の間で設定される（４０２）。この実施例において、送風機速度は下限（α_{Ｂｌｉｍｉｔ}）及び上限（α_{Ｂｈｉｇｈ}）の間で連続的に制御される。哺育器が安定な状態にあると判定されると（４０４）、以後説明するように、ヒータへの電力を得るとともに（４０６）、送風機の速度を得る（４０８）。最大ヒータ電力が必要とされれば（４１０）、乳児は所望よりも「より冷たい」と想定される。このように最大ヒータ電力が使用されると（４１０）、適応モータ速度制御部１０は、哺育器のシステムがより早く乳児の要求に応えられるようにモータ速度を増加させる（４２６）。最大ヒータ電力が必要とされている限り（４１０）、送風機速度の最大値（α_Ｂｍａｘ）よりも小さければ（４２４）送風機速度は時間が経つにつれ増加する。送風機速度の増加により（４２６）送風機速度が送風機速度の最大値を超えると（４２８）、送風機速度は最大値に設定される（４３０）。このように、冷えている乳児は熱平衡点までより早い速度で暖められる。
【００５１】
乳児の体温が安定したことを判断するための、ヒータ電力を用いたこのアルゴリズムの使用は、哺育器システムそれ自身が安定しているときは適切である（４０４）。例えば、乳児が熱を失う前に体温を安定させるよう、パネルが開いているときに最大ヒータ電力を使用させる安定状態ヒータ制御アルゴリズム（４２２）を作動させないようにする、他のシステムが備えられていてもよい。しかしシステムセンサが、システムが周知の安定した状態にあることを示していれば（４０４）、ヒータ電力は乳児の体温が安定していることを示すものとして用いられる。ヒータ電力が全開より小さいときモータ速度は徐々に換気限界（α_{Ｂｌｉｍｉｔ}）（４２０）と同程度に減少する（４１６）。送風機速度は、換気限界に到達しておらず（４１４）、ヒータ電力が増加しない限りは減少し続ける（４１２）。送風機速度の減少により（４１６）、送風機速度が換気限界より小さくなると（４１８）、送風機速度は換気限界に設定される（４２０）。ヒータ電力が増加するとすぐに（４１２）、ヒータ電力が増加しており、かつ全開でなければ、送風機速度は時間が経つにつれ徐々に増加する（４２６）。
【００５２】
このように、上述したいずれの制御アルゴリズムにおいても、適応モータ速度制御部１０は、哺育器及びそのシステムがどれだけ適切に乳児４４の体温制御を行うことができるかということに基づいて送風機速度を調整する。前記ユニットが乳児４４の体温を調整するのが困難となっている際には、適応モータ速度制御部１０はより制御範囲が広くなるように送風機速度を増す。哺育器及びそのシステムが乳児の体温を安定した状態に保つことができれば、送風機速度は限界内で減少される。
【００５３】
適応モータ速度制御部１０のいくつかの実施例において、送風機速度の増減は漸進的に起こるものとされているが、送風機速度の増減が連続的、及び／又は徐々に行われることは、本明細書の教示する範囲内である。詳細な説明では、送風機モータ３８の速度を制御することを述べているが、当業者ならばこのような制御方法は、送風機３６が送風機モータ３８のシャフトに堅く結合されているときに、送風機３６の速度を制御することを認識するであろう。送風機３６がモータ３８のシャフトへの変速装置、又は伝動装置を通じて結合され、モータが一定の速度の間、又はモータ速度、伝動装置、及び変速装置が制御されている間、送風機３６の速度が、前記変速装置または伝動装置を通じて制御されることは、本明細書の教示する範囲内である。また騒音の減少による恩恵は完全に認識されないであろうが、哺育器の配管中のダンパまたはリフレクタを制御することにより、哺育器内で循環する空気流の体積を制御することは、直ちに認識されるものとして、本明細書の教示する範囲内である。
【００５４】
本発明について、例示した実施例により詳細に説明してきたが、変形例や改良例は請求項において記述及び定義された本発明の趣旨の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】台、シェル、天蓋、適応モータ速度制御装置、乳児の体温を示すセンサ信号に応じて、カバー内の乳児周囲の空気の循環を制御する乳児用哺育器の斜視図である。
【図２】図１における乳児用哺育器のシェルと天蓋の分解図であり、ヒータを備える空気循環システムの送風機の送風機モータを制御するための制御パネルアセンブリと通信する皮膚測定器を用いたセンサモジュールを示している。
【図３】図２におけるセンサモジュールと皮膚温度測定器の概略図である。
【図４】図２における制御パネルの組み立て部品の分解図である。
【図５】センサモジュール、送風機モータ、ヒータ及び図１における哺育器のその他の哺育器システムの制御部アセンブリのブロック図である。
【図６】ヒータと送風機モータを制御するために協働するセンサモジュール及び制御アセンブリの一部を示した皮膚温度測定器の概略図である。
【図７】乳児の体温あるいは他の信号に応じて送風機のモータを制御する適応モータ速度制御部、及び乳児の体温、及びカバーの中の温度に応じてヒータを制御する制御部を示した、図１における哺育器の簡略化した概略図である。
【図８】第一実施例において、送風機モータ速度を制御するために実装された、論理を図示したモータ速度制御アルゴリズムのフローチャートである。
【図９】送風機モータ速度を適宜に制御するために実装されるアルゴリズムの第一実施例を示すフローチャートである。
【図１０】送風機モータ速度を適宜に制御するためのアルゴリズムの第二実施例を示すフローチャートである。
【図１１】送風機モータ速度を適宜に制御するためのアルゴリズムの第三実施例を示すフローチャートである。【Technical field】
[0001]
The present invention particularly relates to a nursing device comprising a heater and a blower for circulating warm air in the nursing device, and furthermore, a motor speed for driving the fan in response to the stability of the body temperature of the baby in the nursing device. Related to controlling.
[Background Art]
[0002]
Techniques for controlling the temperature of the air in a nursing device are well known. Techniques for circulating air in a nursing machine with a motor blower and for changing the speed of the blower determined by the temperature of the air in the nursing machine are also well known. Thermistors and motor controls that sense the air temperature are well known and control the output of the heater and control the speed of the air passing through the heater prior to blowing into the hood of the nursing device. It has been used to control the temperature of air adjacent to infants within. It is also known to mount a transducer in the nursing device to directly measure the temperature of the baby.
[0003]
U.S. Pat. No. 6,077,086 discloses a nursing device that increases the motor speed of the blower and the heater power upon receiving a signal from the sensor indicating that the access panel is open. The duration of the increased blower motor speed is determined, at least in part, by a signal indicative of the infant's skin temperature.
[Patent Document 1]
U.S. Pat. No. 5,730,355
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0004]
It is known that when air circulates in a nursing machine, it flows over the infant and increases evaporation. However, the airflow in the nursing machine is required to emit carbon dioxide and replenish the oxygen contained in the outside air. It is also known that babies are restless due to motor and blower noise. Under certain circumstances, reducing the blower speed enough to maintain the proper components of air, oxygen and carbon dioxide, in the hood will reduce evaporation and reduce noise.
[Means for Solving the Problems]
[0005]
An infant nursing device is disclosed that includes a heater and a motorized blower appropriately controlled by an adaptive motor controller and a system for circulating warm air. The disclosed control system reduces evaporation, further replenishes oxygen, and reduces blower noise while maintaining sufficient airflow to emit carbon dioxide. The control system includes one or more sensors for measuring the infant's body temperature and a speed control for the blower motor indicating temperature stability. The speed controller is interlocked with one or more temperature sensors to change the fan motor speed, the fan motor speed being determined by the stability of the infant's temperature. Thus, the blower motor speed is determined at least in part by the temperature stability of the infant.
[0006]
According to one aspect of the present invention, an infant care device includes a platform for placing an infant, a canopy that seals to provide a controlled environment for the infant, an air circulation system heater and a heater for circulating warm air under the seal. And a control system for the air circulation system. The control system has one or more sensors to measure the stability of the infant's body temperature and a speed control for the blower motor. The speed controller is connected in conjunction with one or more temperature sensors to vary the speed of the blower motor depending on the stability of the infant's body temperature. In this way, the blower motor speed is determined, at least in part, by the stability of the infant's body temperature.
[0007]
According to another aspect of the invention, an adaptive motor speed control for a nursing device has at least one sensor for measuring the stability of the infant's body temperature. The fan speed controller responds to the output of at least one sensor that changes the fan speed and changes the air circulation in the nursing machine.
[0008]
Yet another aspect of the present invention discloses a method of changing a blower speed of an air circulation system in a nursing machine comprising a blower motor and a motor speed control circuit. The method comprises the steps of sensing the stability of the infant's temperature in the nursing apparatus and controlling the speed of the blower motor, which is determined at least in part based on the stability of the infant's temperature.
[0009]
According to a further aspect of the invention, there is disclosed a control system for controlling the volume of fluid in a nursing device holding an infant. The control system includes a temperature sensor and a fluid control circuit element. A temperature sensor is positioned to sense the stability of the infant's body temperature and provides a temperature signal accordingly. The fluid circuit is operatively connected to the temperature sensor and is arranged to measure a volume of the fluid in the nursing device in response to the temperature signal.
[0010]
A baby incubator is disclosed according to another aspect of the present disclosure. The incubator consists of a platform, canopy, sensor and blower assembly. Sensors are arranged to sense the stability of the infant's body temperature and signal accordingly. The blower assembly includes a fan, a motor, and a control unit. The motor drives a fan to circulate air within the incubator. The control unit is connected to the motor and the sensor, and adjusts the speed of the motor and the speed of the fan in response to the temperature signal.
[0011]
Further features of the present application will become apparent to one of ordinary skill in the art upon consideration of the following detailed description of the presently recognized and best mode for carrying out the illustrated invention.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0012]
<< Detailed description of drawings >>
The nursing device and the infant warming device are containers used to maintain the oxygen concentration, humidity, and temperature appropriately. Incubators are well known in the art, including Moffett et al., U.S. Pat. No. 5,224,923, McDonough et al., U.S. Pat. No. 5,242,375, Storti et al., U.S. Pat. No. 5,330,415, Miller et al. U.S. Patent No. 5,336,156, and Lessard et al., U.S. Patent No. 5,730,355, the disclosures of which are incorporated herein by reference.
[0013]
The nursing device regulates and senses temperature, senses air flow, oxygen content, humidity in the nursing device, and the temperature of the infant to moderately regulate the temperature and health of the infant in the nursing device. Uses one or more devices.
[0014]
As shown in FIGS. 1 and 2, the adaptive motor speed control device 10 is incorporated in the nursing device 12. The nursing device 12 comprises a pedestal 14 for supporting a shell 16 and a hood or canopy 18 at a height convenient for nurses. As shown, the shell 16 includes a cover 20, a deck 22, and a mattress tray 24 having an X-ray tray. Mattress 28 is supported on mattress tray 24 on deck 22. For example, as shown in FIG. 2, the air circulation system 30 is disposed in the shell 16. The air circulation system 30 includes a heater 32 with a radiator fin 34, a blower, a fan or impeller 36, and a blower motor 38 mounted on the housing 20. The housing 20 and the deck 22 are configured and arranged to form a pipe that connects to the inside of the enclosure 17 through the inlet 40 and the outlet 42. The mattress tray 24 is sized to allow air to flow into the discharge port 42 from the inlet 40 around the mattress tray 24 through the enclosure 17. Thus, air circulates around the infant 44 on the mattress 28. The components of the shell 16 serve as a platform for supporting the infant 44. Incubator 12 provides a controlled environment for infant 44 using air circulation system 30.
[0015]
Blower 36 circulates warm air within cover 17 at a flow rate controlled by the speed of blower motor 38 (unnumbered arrows in FIG. 1). Thus, the speed control system of the blower motor 38 is essentially a fluid flow circuit. For example, as shown in FIG. 5, a control system 46, which includes components of the motor speed controller 10, regulates the air circulation system 30. In the illustrated embodiment, control system 46 includes a microprocessor 48 that controls and manages other nursing systems.
[0016]
For example, as shown in the embodiment illustrated in FIG. 3, signals from skin temperature sensor or skin temperature probe 52, air temperature sensor 54, humidity sensor 56, oxygen sensor 58, and weight sensor 60 are first read and the sensor module 62. The sensor module 62 includes a microcontroller 64 and a signal preprocessor 65 used as a filter, an amplifier, and an analog-to-digital converter. The signals processed by the signal preprocessor 65 and the sensor module 62 are transferred to the microprocessor 48 through the serial data communication path 66.
[0017]
For example, as shown in the embodiment illustrated in FIG. 3, the sensor module 62 includes two connectors 68 and 70 for connecting the connectors 72 of the two separate skin temperature probes 52 (FIGS. 1 and 2). 7 shows only one of them). Each skin temperature probe 52 has two thermistors 74,76. The two thermistors 74 and 76 of each measuring instrument are connected to SKNTXM and SKNTXC, respectively (for example, as shown in FIG. 3, X is a measurement number 1 or 2, thermistor 74 is an M thermistor, 76 is a C thermistor.) It is connected to a common connector to ground 78. Both illustrated probes 52 include high frequency filtering by an inductor network (not shown).
[0018]
The microcontroller 64 is a PIC16C73 that controls signal processing and all signals on the sensor module 62. The microcontroller 64 has three external ports 80 that can be set as input and output. The microcontroller 64 is running at a precise time based on a crystal clock 82 running at 4 MHz. The instruction cycle of the microcontroller 64 is 1 MHz, or 1 microsecond.
[0019]
The microcontroller 64 operates with an internal watchdog timer 84 that activates a reset signal when program execution is occurring outside of normal parameters. If control system 46 determines that a reset interrupt request for sensor module 62 is required, microprocessor 48 of control system 46 can also utilize reset line 86 of microcontroller 64.
[0020]
The incubator 12 described with respect to certain embodiments can take a variety of forms and designs in accordance with the teachings of the present disclosure. The nursing device 12 may include other modules such as an oxygen cell, a scale, a humidity sensor, a skin meter for sensing infant blood flow, blood flow, heart rate, and respiratory rate. However, adaptive motor speed controller 10 that does not include any of these other modules, or that has a different combination of the illustrated modules and other modules, is still within the scope of the invention as seen herein. Also, although the term nursing device 12 is used herein, the adaptive motor speed control 10 disclosed herein may be used with various patient supports and enclosures. Examples of patient supports and enclosures are U.S. Pat. No. 5,453,077 to Donnelly et al., U.S. Pat. No. 5,759,149 to Goldberg et al., U.S. Pat. No. 5,817,002 to Donnelly et al., And U.S. Pat. U.S. Pat. No. 5,971,913 to Newkirk et al., U.S. Pat. No. 5,971,914 to Donnelly et al., U.S. Pat. No. 6,024,694 to Goldberg et al., U.S. Pat. No. 6,036,634; U.S. Pat. No. 6,022,310 to Goldberg et al .; U.S. Pat. No. 6,071,228 to Speraw et al .; U.S. Pat. No. 6,049,924 to Prows et al. And it can be found in US Patent Application No. 09 / 571,449 and No. 09 / 533,531, the disclosures of which are incorporated herein.
[0021]
For example, as shown in the embodiment of FIGS. 4 and 5, microprocessor 48 monitors and controls various sensors and systems. Microprocessor 48 communicates with display 90 through display driver 88 to display system status information to the caregiver. The nurse interacts with the microprocessor using keypad 92 and keypad interface 94 to provide operating mode, setpoint information, and request that display 90 display certain system status information. Microprocessor 48 provides an auxiliary indication of system status through LED interface 96, LED 98, audible alarm 100, and speaker 102. The microprocessor 48 controls the oxygen solenoid of the oxygen container (not shown) using an oxygen solenoid driver. Power to heater 32 and humidifier 106 is controlled by microprocessor 48 using AC power driver 108. The AC power driver 108, the fan driver 50, and the oxygen solenoid driver 104 are connected using an analog interface 110 including a power supply 112, an air flow sensor 114, and an air temperature sensor 116. The watchdog timer 118 is connected to the LED 98 via the LED interface 96, to the speaker 102 via the audible alarm 100, to the oxygen solenoid driver so that these systems and indicators can be properly controlled in the event of a system failure. It is connected to an oxygen solenoid of an oxygen container (not shown) via 104, to a blower motor 38 via a fan driver 50, to a heater, and to a heater 32 and a humidifier 106 via an AC power driver 108.
[0022]
For example, as shown in FIGS. 5 and 6, the blower motor 38 is at least partially coupled to a fan driver 50 operatively associated with one or more temperature sensors 52 through a signal processing microcontroller 64 and a microprocessor 48. The speed of the blower motor 38 determined by the stability of the body temperature of the infant 44 (α _B ) Are connected to change. As shown, the fan driver 50 receives a pulse width modulated signal (PWM) 120 from the microprocessor 48. The optical coupler 122 receives the PWM signal 120 from the microprocessor 48 to isolate the microprocessor 48 from the fan driver 50 connected to a higher voltage, current generated by the power supply 112. The output of the optical coupler 122 controls the speed of the blower motor 38 (α _B ) Power signal (P _B ) Is connected to an integration circuit 124 that converts the PWM signal 120 into an analog signal to a motor control unit 126. The blower motor 38 incorporates a Hall effect sensor 130 for monitoring and feedback control. As shown, a Hall effect sensor 130 is mounted on the frame of a blower motor 38 built into the impeller 36 to sense passage of a magnet (not shown). The output of the Hall effect sensor 130 is the motor speed and the angular speed (α _B ) 132 is fed back to the microprocessor 48 for measuring.
[0023]
Watchdog 118 sends a control signal to fan driver 50 when the system starts operating outside of normal parameter ranges. When the watchdog 118 is started, the fan motor speed (α _B ) 132 is maintained at 1500 rpm ± 450 rpm.
[0024]
As described above, the microprocessor 48 controls the heater power (P _H ) Is also monitored and controlled. Current transformer 134 is connected in series with the power to heater 32 and humidifier 106. The output of the current transformer 134 is connected to an A / D converter 136 that provides a means for controlling the nursing heater 32. Microprocessor 48 and watchdog 118 also independently control safety relay 140. When the safety relay 140 is released, power supply to the heater 32 is interrupted regardless of the function of the heater triac 138.
[0025]
The temperature, humidity, and oxygen concentration are controlled by the forced air circulation system 30. Controlled room air 139 (approximately 7 liters per minute at 800 rpm as shown) is taken in through the air intake filter by a blower or impeller 36 located within shell 16. In addition to taking the filtered fresh air into the nursing unit, the blower 36 circulates the air 141 in the cover at a rate greater than the rate at which fresh air 139 enters. The total flow of fresh air 139 and the air 141 in the recirculated vessel pass through the airflow sensor 114 and are directed to the radiator fins 34 of the heater 32. Air enters the infant compartment 17 through inlet slots 40 provided at the front and rear of the deck 22 and circulates through a sensor module 62 having an air temperature sensor 54. After circulating in the infant compartment 17, the air passes through the outer slots 42 of the deck 22 and back to the blower 36. The temperature is regulated by using the air in the incubator or the skin temperature of the infant as a control parameter. The nurse uses the keypad 92 to select a desired mode (air temperature mode, skin temperature mode) as shown in the figure. In either operation mode, the output of heater 32 is proportional to the amount of heat required to maintain the desired temperature.
[0026]
In the illustrated apparatus, in the air temperature mode, the air temperature ranges from 68F (20 ° C) to 99F (37 ° C) (99F (37 ° C) to 102F (39 ° C) in the temperature override mode). The nurse can use the up and down arrows (144, 146) provided on the keypad 92 of the control panel 148 to maintain the selection. The temperature selected from the above-mentioned range is recognized as the air set temperature, and is stored in the memory 158 by the microprocessor 48. The temperature of the air in the nursing machine is monitored by an air temperature sensor 54 arranged at the air intake of the sensor module 62 and compared with the air temperature set by the microprocessor 48. The microprocessor 48 controls the air temperature information from the air temperature sensor and the control signal supplied to the heater control circuit in the AC power driver that controls the output of the heater 32 to keep the temperature in the cover close to the set temperature and accurately maintain the temperature. Use the air temperature setting to emit One of ordinary skill in the art will understand that a signal that controls the output of the heater 32 can be generated using a known control algorithm based on the air temperature error (ie, the difference between the measured temperature and the set temperature). Would. These well-known algorithms are proportional control, proportional integral operation (PI), proportional derivative operation (PD), and proportional integral derivative operation (PID). Other well-known algorithms can be used to control the heater 32 in the air temperature mode.
[0027]
The air temperature sensed by the air temperature sensor 54 is displayed on the display 90, and a second sensor (not shown) in the sensor module 62 is provided as a spare to limit the upper limit of the temperature of the nursing device. When the temperature exceeds the upper limit temperature in the nursing device, the heater 32 is stopped.
[0028]
In the illustrated first embodiment, in the air temperature mode, the blower speed (α) is set at a level set at or near the baby set temperature before the body temperature of the baby 44 is stabilized. _B ) Is maintained. As illustrated, the fan speed (α _B ) Is maintained at 800 rpm to produce an average air flow rate of less than 10 cm / sec for infant 44. Under certain conditions, such as during a preheat operation or when the access panel is open, the fan speed (α _B ) Has increased to, for example, 2000 rpm, creating a flow rate for the infant 44 that is on average greater than or equal to 15 cm / sec. Thus, under many conditions, the fan speed (α _B ) Is typically a plurality (eg two) of pre-selected motor speeds (α _Bhigh ) (Α _Blow ) Is controlled by choosing one of them. If the infant can maintain the body temperature at the desired level in the air temperature mode, the adaptive motor speed controller will control the fan speed (α _B ) To decrease.
[0029]
In the air temperature mode, the infant's body temperature is a function of the air temperature within the cover 17 and the ability of the infant to create and maintain its own body temperature. Small infants 44 or infants with poor homeostasis may not be able to maintain a stable temperature at the desired level in air temperature mode. Therefore, the illustrated nursing device has a skin temperature mode, that is, a skin mode.
[0030]
In skin mode, the infant's body temperature is provided on the keypad 92 on the front panel 148 from 93F (34 ° C) to 99F (37 ° C), (override mode from 99F (37 ° C) to 100F (38 ° C)). Can be selected using the up arrow key 144 and the down arrow key 146. The temperature selected from the temperature in this range is recognized as the skin set temperature. The skin temperature sensor 52 is directly attached to the skin of the baby 44. The skin temperature information from the sensor 52 is transmitted from the sensor module 62 to the microprocessor 48.
[0031]
As shown, the microprocessor 48 compares the skin temperature measured by the sensor 52 with the set skin temperature to determine a skin temperature error. The skin temperature error is used by the microprocessor 48 to generate a heater control signal that is provided to a heater control circuit within the AC power driver 108 that regulates the output of the heater 32 to control the skin temperature. Those skilled in the art will appreciate that the control signal for the output of heater 32 has been generated using well-known control algorithms based on skin temperature errors. These well-known algorithms are proportional control, proportional integral operation (PI), proportional derivative operation (PD), and proportional integral derivative operation (PID). Other well-known algorithms may be used to control the heater 32 in skin mode.
[0032]
In the skin mode in the illustrated first embodiment, the blower speed (α _B ) Is maintained at a level set before the body temperature of the infant 44 has stabilized at or near the infant's set temperature. As shown, the blower speed (α _B ) Is maintained at 800 rpm to create an average air flow rate of less than 10 cm / sec for infant 44. Under certain conditions, such as during a preheating operation or when the access panel is open, the fan speed (α _B ) Is increased to, for example, 2000 rpm, producing an average flow rate in the infant of 15 cm / sec or more, or nearly that value. Thus, under many conditions, the fan speed (α _B ) Are a plurality (eg, two) of preselected motor speeds (α). _Bhigh ) (Α _Blow ) Is controlled by selecting one. When the infant 44 is able to stabilize its body temperature while the nursing machine is operating in skin mode, the adaptive motor speed control takes over control of the blower motor 38.
[0033]
For example, as shown in FIG. 8, in the first embodiment, the adaptive motor speed control unit 10 controls the infant skin temperature (B _T ) Is stable (ie, dB _T / Dt ≒ 0. (202) and skin temperature set value (B _Tset ) (Close to (204)), the fan speed (α) in either the air mode or the skin mode. _B ) Is appropriately controlled (200). To control the blower motor 38, the adaptive motor speed controller 10 sets the infant's set body temperature (B _Tset ) (194), the infant's body temperature (B _T ) (196) and changes in body temperature of the baby (dB) _T / Dt) (198). Before the infant's body temperature stabilizes, that is, under certain nursing device 12 configurations or conditions, the fan speed (α _B ) Is operated by well-known algorithms adapted to handle particular aspects or conditions, so as to select one of two preselected speeds. Blower speed (α _B For example, when the access panel is open, a display indicating a special state is displayed (210), and the fan speed (α) is controlled. _B ) Is the maximum value (α) to create a stronger air curtain to carry the surrounding air together. _Bhigh ) (206). When the baby's skin temperature is significantly lower than the set value (B _T ≪ (B _Tset ), Indicating another special condition (210), the blower speed (α _B ) Is also its maximum value (α _Bhigh ) Is set (206). As illustrated, the skin temperature of the baby is lower than the set value (B _T <B _Tset ) Or larger than the set value (B _T > B _Tset ) Or not stable (dB _T / Dt ≠ 0), the fan speed is small (α _Blow ) Is set (208). In the illustrated embodiment, the incubator 12 is in a normal configuration with the infant closed and the infant's temperature is close to the set point (B _T ≒ B _Tset ) When stable (dB) _T / Dt ≒ 0), the adaptive motor speed controller is activated (200), (300). The speed of the blower motor 38 (α _B ) Is controlled at least in part based on the temperature of the infant 44 and the stability of the infant's temperature.
[0034]
FIG. 7 schematically shows the nursing device 12, the control system 46, and the air circulation system 30. The control system 46 includes a heater control (not numbered to avoid confusion) having an adaptive motor speed control 10 and a temperature control circuit 160, a skin temperature control circuit 162, and a relay 138. Anyone skilled in the art will recognize that speed control 164 includes microprocessor 48, microcontroller 64, and fan driver 50 of adaptive motor speed control 10. In FIG. 7, the set value circuit 150, the comparator 152, the temperature differential circuit 154, and the heater power differential circuit 156 are illustrated as components separated from the speed control unit 164. In the illustrated embodiment of the nursing device 12, the set point circuit 150, the comparator 152, the temperature differential circuit 154, and the heater power differential circuit 156 are at least partially implemented by the microprocessor 48.
[0035]
As also shown in dashed lines in FIG. 7, the control system 46 also includes other sensors and switches, known in the art (collectively shown as box 128), to control the speed of the motor 38 operating the blower 36 to control the speed. An input is provided to the control 164 and to a heater control (not shown) to control heater operation. Examples of such sensors and switches 164 include a door open switch (not shown) to indicate that the door or nursing unit access panel is open, and air flow when the oxygen level in the cover falls below a set value. May include an oxygen sensor 58 that indicates to increase the temperature, a nursery warm-up mode indicator (not shown), an air temperature sensor 116, and similar sensors and switches.
[0036]
The adaptive motor speed controller 10 includes one or more skin temperature sensors 52, a Hall effect sensor 130, a set value circuit 150, a comparator 152, a temperature differential circuit 154, and a heater power differential circuit for measuring the body temperature of the baby 44. 156, and a speed control unit of the blower motor 38. As shown, the set value circuit 150 is implemented using the keypad 92, the keypad interface 94, and the microprocessor 48. The nurse uses the keypad 92 to set the skin temperature setting (B _Tset ), Which is stored by the microprocessor 48 in the memory 158. As illustrated, the comparator 152 is implemented with software, i.e., programming instructions by the microprocessor 48 to compare skin temperature data received from the sensor 52 through the sensor module 62 with the set skin temperature. As shown in the figure, the temperature differential circuit 154 and the heater power differential circuit 156 determine the time change rate of the heater power and the infant's body temperature with the current infant's body temperature and the stored infant's body temperature (B). _T ) And heater power (P _H ) Is implemented in the microprocessor 48, which executes well-known algorithms for making decisions. Although shown to be at least partially operated by microprocessor 48, setpoint circuit 150, comparator 152, temperature differential circuit 154, and heater power differential circuit 156 may be implemented by discrete components and / or integrated circuits. Implementation is within the teachings of this specification.
[0037]
The skin temperature sensor 52 performs an output indicating the body temperature of the baby 44. Sensor module 62 and microprocessor 48 provide the latest infant skin temperature (B _T ) To regulate the output from the skin temperature sensor. The exemplified skin temperature sensor 52 is of a type that comes into contact with the skin, and is a probe that is widely used for application to hospital patients. However, it is within the teachings herein that one or more sensors 52 can sense the skin temperature of infant 44 directly or remotely and provide an output representative of the skin temperature. Examples of other sensors for sensing the skin temperature of the baby 44 include a contact thermistor, a digital thermometer, and an infrared sensor.
[0038]
As illustrated, the blower motor 38 has at least two speeds (α _Bhigh ) (Α _Blow ). Preferably, the blower motor 38 has a maximum speed (α _max ) And stall speed (α _stall ) Is a variable speed motor that can be continuously changed between (1) and (2). In the illustrated embodiment, the high speed (α _Bhigh ) Is 2000 rpm and the stall speed (α _stall ) Is approximately 350 rpm. When operated without proper blower control, the low speed (α _Blow ) Is approximately 800 rpm. Anyone skilled in the art will recognize that the high speed, low speed, maximum speed, and stall speed will vary depending on the configuration of the incubator 12 in which the blower motor 38, impeller 36 and adaptive motor speed control 10 are provided.
[0039]
The blower motor 38 is controlled by one or more of a speed control unit 164 and one or more skin temperature sensors 52 connected in conjunction. The adaptive motor speed control unit 10 controls the speed (α) of the motor 38 while the baby 44 can maintain its own body temperature. _B ) Is the motor speed (α _B ) Is changed by gradually decreasing.
[0040]
Healthcare providers have found that circulating the air within the nursing cover 17 on a regular basis has the advantage of maintaining an adequate amount of oxygen within the cover 17. In the first embodiment of the nursing machine 12 described above, when the adaptive motor control is not running, the blower motor 38 is used to mix with air 141 in the cover to replenish oxygen and eliminate carbon dioxide. , About 7 liters of room air 139 is blown into the cover 17 at a speed (α _Blow ). For example, as shown in FIG. 9, when the adaptive motor control unit 200 is activated in the first embodiment, the infant's body temperature (B _T ) Remains stable (dB) _T / Dt = 0) (218), blower speed (α _B ) Decreases over time (220). However, as shown, the blower speed (α _B ) Is a lower limit (α) sufficient to replenish oxygen and remove carbon dioxide. _Blimit ) Will never be smaller. As soon as the adaptive controls 200, 300 are activated, the minimum motor speed (α _Bmin ) Is initially set to the replenishment limit (α _Blimit ) 224, motor speed (α _B ) Is (α _Blimit ) Not smaller. Anyone skilled in the art can determine the lower limit of the fan speed (α _Blimit ) Is the stall speed of the blower motor 38 (α _stall ) (Ie, α _Blimit > Α _stall ). Thus, in the disclosed embodiment, the motor 38 runs continuously to replenish oxygen while the infant 44 is in the cover 17 and to ensure proper air circulation to remove excess carbon dioxide. It is within the scope of the present invention that oxygen supplementation and carbon dioxide emissions are achieved by intermittent operation of motor 38.
[0041]
Referring to FIG. 7, when adaptive motor speed control is being performed, operation of the heater 32 continues to be controlled by a controller (no number) that activates the heater 32 when a series of parameters are satisfied. . In the example shown, the heater controller shares some components with the adaptive motor speed controller 10. The heater control unit includes an air temperature sensor 54, an air temperature control circuit 160, an electric relay 138, an infant body temperature control circuit 162, a comparator 152, a set point circuit 150, and an infant body temperature sensor 52. In the air mode, the heater operation is connected to an air temperature sensor 54 for enabling the heater operation by closing the relay only when the air temperature in the cover 17 becomes lower than a selected value (for example, 39 ° C.). The temperature is controlled partially by the temperature control circuit 160. In the illustrated example, the skin mode is controlled in accordance with the error signal from the comparator 152 indicating the relative value of the infant's body temperature measured by the skin temperature sensor 52 and the infant's set body temperature established by the set point circuit 150. ing. If desired, heater operation may also be regulated in response to other sensors and switches.
[0042]
In the illustrated embodiment of the adaptive motor speed controller 10, the comparator 152 is operatively connected with the infant temperature sensor 52 and the set point circuit 150 to provide a temperature set point signal. The output of the comparator 152 is connected to the speed controller 164 and the infant body temperature control circuit 162 in an interlocked manner. Thus, in the skin mode, the operation of the heater 32 and the blower 36 is controlled according to the temperature of the baby 44. As mentioned earlier, in the illustrated embodiment, if the temperature of the infant 44 is significantly lower than the set value (B _T ≪ (B _Tset ), The adaptive motor speed controller 10 increases the fan motor 38 to a higher speed (α) so that the baby 44 is warmed up immediately. _Bhigh ). Once the temperature of the baby 44 becomes equal to or higher than the set value (B _T ≧ B _Tset ), The blower motor speed 38 is lower (α _Blow ) (See steps (202) and (208) in FIG. 8).
[0043]
In the illustrated embodiment, when the body temperature of the baby 44 is at or near the set temperature, and when the body temperature of the baby is stable, the adaptive motor speed controller 10 sets the adaptive motor speed controller 10 as shown in step (220) in FIG. , Gradually begin to reduce the blower speed over time. Infant body temperature is stable (dB _T / Dt ≒ 0) (218) and around the set temperature, (B _T ≒ B _Tset ) (216), the adaptive motor speed control unit 10 appropriately ventilates (α _Blimit Continue to reduce the blower speed (220) until the lower limit is reached for proper ventilation (α _Blimit ) To maintain the blower speed at the lower limit. First, the lower limit of the fan speed (α _Blimit ) Is set equal to the replenishment limit (224), and the fan speed is set to the lower limit (α). _Blimit ) Will not be smaller. In step (222), the fan speed (α _B ) Is (α _Bmin ), And if so, the blower speed is reduced (220). Then, the control unit 10 calculates (α _B ) Is (α _Bmin ) And if it is, blower speed is (α _Bmin ), To avoid becoming smaller, blower speed (α _B ) Is (α _Bmin ).
[0044]
If the infant's body temperature becomes unstable (during the process of reducing the fan speed, or _Blimit )), The adaptive motor speed controller 10 increases the fan speed (228). The fan speed at which the body temperature became unstable is stored (226) and for a time the minimum blower speed level (α) to be used for infant care _Bmin ). During the next blower speed decrease, the blower speed does not decrease below this stored blower speed (α _Bmin ) (222). The infant's body temperature will remain at the minimum blower speed (α _Bmin ), The ventilation limit (α _Blimit ) Are within the teachings of this specification. As shown by the dotted line in FIG. 9, the stored speed (α _Bmin ) After sufficient time has passed (238), the stored speed (α _Bmin ) Is the ventilation limit (α _Blimit ) Is reset (240) and the blower speed is increasingly increased (220). In such a case, when the unstable body temperature is displayed, a new minimum processing limit (α _Bmin ) Is stored.
[0045]
When an indication of body temperature instability is indicated, the increase in blower speed is preferably progressively increased. Blower speed (α _B ) Indicates whether the infant's body temperature is almost equal to the set temperature (B _T ≒ B _Tset ) (234) or the upper limit of the fan speed (α _Bmax ) Is reached (236). When the motor instability is indicated, the adaptive motor speed controller 10 immediately adjusts the blower speed to the set speed (238). _Blow 2.) Within the scope of this specification.
[0046]
If the airflow is maintained at the reduced motor speed (ie, α _Bmin ≧ α _Blimit ), Oxygen is replenished and carbon dioxide is removed from inside the cover. In this reduced airflow, infants 44 in nursing unit 12 experience less convective heat loss and dead water loss than in the increased airflow. Blower motor speed (α _B ) Is reduced, the noise generated by the motor 38 is also reduced, so that the noise level inside the cover 17 is also reduced. Motor speed, air flow rate, and noise in cover 17 are controlled within limits. In this way, the infant's metabolic energy can be directed to growth, rather than responding to the environment.
[0047]
Some babies 44 require moderate body temperature and more power to stabilize body temperature, while other babies (larger, less susceptible babies 44) require less power. In the first embodiment of the adaptive motor speed controller 10, the blower speed does not begin to decrease until a certain stable configuration is determined. Typically, the stability of the infant's body temperature is determined by looking at the rate of change (first derivative) of the infant's body temperature. In the illustrated first embodiment of the adaptive motor speed control unit 10, the time change rate (dB) of the body temperature of the baby _t / Dt = 0) is zero or very small, the infant's body temperature is considered stable. In an embodiment, the infant temperature signal sent to the microprocessor 48 is the current value and one or more previous values of the infant temperature stored in the memory 158 as temperature data. Based directly on the temperature data sampling rate (dB _t Apply a known algorithm to the current and previous values of the infant's body temperature to determine / dt). A temperature signal is input to a differential amplifier, and the output of the amplifier is (dB) _t / Dt) is within the teachings of this specification.
[0048]
Another indicator that the infant's body temperature has stabilized is the time rate of change (dP) of the power supplied to the heater. _H / Dt). In the embodiment of the adaptive motor speed control unit 10, the adaptive motor speed control unit 10 sends to the speed control unit 164 the time change rate (dP) of the power supplied to the heater. _H / Dt) is included. When the time rate of change of the power provided to the heater is close to zero, the infant's body temperature is assumed to be stable (dB _t / Dt ≒ 0). Thus, within the range taught herein, the rate of change of the power supplied to the heater over time (dP _H / Dt) is used as the only indicator that the infant's body temperature is stable (dB) _t / Dt ≒ 0). When the adaptive motor speed control unit determines (dB _t / Dt ≒ 0) and (dP _H / Dt ≒ 0) is also within the teachings of the present disclosure.
[0049]
In an embodiment of the nursing apparatus 12, the heater power requirements decrease as the infant's 44 body temperature approaches the desired set point. For example, as shown in FIG. 10, in the second embodiment of the adaptive control algorithm 300 of the adaptive motor speed control unit 10, the reduction of the heater power 318 (dP _H / Dt <0) is used to cause the motor speed decrease 220, so that the adaptive motor speed controller 10 uses (α) to maintain the level 232. _Bmin ), The speed of the motor 38 is gradually reduced. Maintenance level (α _Bmin ), The blower motor 38 is spinning fast enough to provide the required air recirculation, but the speed of the air and the internal sound pressure from the motor operation is at the maximum blower speed (α _Bhigh Or α _Blow ) Is considerably reduced. Since the rest of the algorithm 300 is similar to the first algorithm 200, similar reference numbers are used to identify similar steps.
[0050]
For example, as shown in FIG. 11, in another embodiment of the adaptive speed controller 10 (400), the stability of the body temperature of the baby 44 is due to the heater power (P) required to maintain the body temperature of the baby. _H ) Is checked. Initially, the fan speed (α _B ) Is the lower limit of the blower speed (α _Blimit ) And the maximum value of the blower speed (α _Bmax ) Is set (402). In this embodiment, the blower speed has a lower limit (α _Blimit ) And upper limit (α _Bhigh ) Is controlled continuously. When it is determined that the incubator is in a stable state (404), power to the heater is obtained (406) and the speed of the blower is obtained (408), as described below. If maximum heater power is required (410), the infant is assumed to be "cooler" than desired. When the maximum heater power is used (410), the adaptive motor speed controller 10 increases the motor speed (426) so that the nursing system can meet the baby's needs sooner. As long as the maximum heater power is required (410), the maximum value of the blower speed (α _Bmax ), The fan speed will increase over time. If the fan speed exceeds the maximum fan speed (428) due to an increase in fan speed (426), the fan speed is set to the maximum value (430). In this way, a cold infant is warmed at a faster rate to the thermal equilibrium point.
[0051]
The use of this algorithm with heater power to determine that the infant's temperature has stabilized is appropriate when the nursing system itself is stable (404). For example, other systems are provided that do not activate the steady state heater control algorithm (422), which uses the maximum heater power when the panel is open, to stabilize body temperature before the baby loses heat. You may. However, if the system sensor indicates that the system is in a known stable state (404), the heater power is used to indicate that the infant's body temperature is stable. When the heater power is smaller than full open, the motor speed gradually increases to the ventilation limit (α _Blimit ) (420). The fan speed has not reached the ventilation limit (414) and continues to decrease (412) unless the heater power is increased. If the blower speed falls below the ventilation limit (418) due to a decrease in blower speed (416), the blower speed is set to the ventilation limit (420). As soon as the heater power increases (412), if the heater power is increasing and not fully open, the blower speed gradually increases over time (426).
[0052]
Thus, in any of the control algorithms described above, the adaptive motor speed controller 10 may adjust the fan speed based on how well the nursing device and its system can control the temperature of the baby 44. adjust. When it is difficult for the unit to regulate the temperature of the baby 44, the adaptive motor speed controller 10 increases the blower speed so that the control range is wider. If the incubator and its system can keep the infant's body temperature stable, the blower speed will be reduced within limits.
[0053]
In some embodiments of the adaptive motor speed controller 10, the increase or decrease of the fan speed is assumed to occur gradually, however, it is understood that the increase or decrease of the fan speed is performed continuously and / or gradually. Within the teachings of the book. Although the detailed description states that the speed of the blower motor 38 is controlled, those skilled in the art will appreciate that such a control method would be used when the blower 36 is rigidly coupled to the shaft of the blower motor 38. Will control the speed of the vehicle. Blower 36 is coupled through a transmission, or transmission, to the shaft of motor 38, and while the motor is at a constant speed, or while the motor speed, transmission, and transmission are controlled, the speed of blower 36 is Control through the transmission or transmission is within the teachings herein. Although the benefits of reduced noise will not be fully appreciated, it is immediately recognized that controlling the volume of airflow circulating within the nursing device by controlling dampers or reflectors in the nursing tube. As such, are within the teachings of the present specification.
[0054]
While the invention has been described in detail with reference to the illustrated embodiments, modifications and improvements are within the spirit and scope of the invention as described and defined in the appended claims.
[Brief description of the drawings]
[0055]
FIG. 1 is a perspective view of an infant nursing device that controls the circulation of air around an infant in a cover in accordance with a sensor signal indicative of the temperature of the infant, a table, a shell, a canopy, an adaptive motor speed control device, and the infant.
FIG. 2 is an exploded view of the infant nursing shell and canopy of FIG. 1, with a skin meter using a skin meter in communication with a control panel assembly for controlling a blower motor of a blower of an air circulation system with a heater. Shows a module.
FIG. 3 is a schematic diagram of a sensor module and a skin temperature measuring device in FIG. 2;
FIG. 4 is an exploded view of an assembly part of the control panel in FIG. 2;
5 is a block diagram of a sensor module, a blower motor, a heater, and a control assembly of another nursing system of the nursing unit in FIG. 1. FIG.
FIG. 6 is a schematic diagram of a skin temperature meter showing portions of a sensor module and control assembly cooperating to control a heater and a blower motor.
FIG. 7 illustrates an adaptive motor speed controller that controls the motor of the blower in response to the infant's temperature or other signal, and a controller that controls the heater in response to the infant's temperature and the temperature inside the cover; FIG. 2 is a simplified schematic diagram of the nursing device in FIG. 1.
FIG. 8 is a flow chart of a motor speed control algorithm illustrating logic implemented in the first embodiment to control the blower motor speed.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a first embodiment of an algorithm implemented to appropriately control the fan motor speed.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a second embodiment of an algorithm for appropriately controlling the fan motor speed.
FIG. 11 is a flowchart showing a third embodiment of an algorithm for appropriately controlling the fan motor speed.

Claims

An infant care device comprising an air circulating system having a platform for placing an infant, a canopy in a cover for providing a controlled environment for the infant, a heater, and a blower motor for circulating warm air in the cover. The care device comprises a control system for the air circulation system, the control system measuring one or more of the infant's body temperature and providing an output indicative of the infant's body temperature, and one or more sensors for the blower motor. A speed control unit, wherein the speed control unit is coupled to one or more temperature sensors in order to change the speed of the blower motor based on the stability of the infant's body temperature, the blower motor An infant care device wherein the speed is determined at least in part by the stability of the infant's body temperature.

The apparatus of claim 1, wherein the speed controller decreases the fan speed when the infant's body temperature is stabilized.

3. The apparatus of claim 2, wherein the blower speed is tapered if the infant's body temperature is stable, but the blower speed is not less than the minimum level required to replenish oxygen in the cover.

A temperature setting circuit for stabilizing the infant's set temperature, further comprising a comparator, one or more sensors for stabilizing the infant's body temperature, and when the infant's body temperature is near the set temperature or is indicated to be stable The apparatus according to claim 1, further comprising a speed controller for reducing the fan motor speed.

A speed sensor for sensing the speed of the blower motor, wherein the temperature of the baby is stable, and the speed of the blower sensed by the speed sensor is lower than a minimum level required to replenish oxygen in the cover. The apparatus of claim 4, wherein the blower speed is tapered if it is not.

6. The apparatus of claim 5, wherein the speed controller increases the fan speed when the infant's temperature becomes unstable while decreasing speed.

7. The apparatus of claim 6, wherein the blower speed is increased as long as the infant's body temperature remains unstable and does not exceed a maximum blower speed.

The device according to claim 1, wherein the infant's body temperature is stabilized by examining the time change rate of the infant's body temperature.

9. The apparatus of claim 8, wherein the speed controller decreases the fan speed when the infant's temperature is stable.

10. The apparatus of claim 9, wherein the blower speed is tapered unless the infant's temperature is stable and the blower speed is less than the minimum level required to replenish oxygen into the cover.

The apparatus according to claim 1, further comprising a heater control unit for changing electric power supplied to the heater for controlling a body temperature of the baby by heating air circulating in the cover.

The apparatus according to claim 11, wherein the speed control unit receives power feedback information from the heater control unit indicating power supplied to the heater, and changes the blower speed according to the power feedback information.

13. The apparatus of claim 12, wherein the speed controller reduces the fan speed when the rate of change in power supplied to the heater is near zero.

A blower speed control for a nursing device comprising the blower for circulating air around the baby, the blower speed control comprising one or more sensors for determining that the body temperature of the baby is stable. And the blower speed control changes the blower speed at least in part in response to the output of one or more sensors, thereby changing the air circulation within the nursing machine.

15. The device of claim 14, wherein the speed of the blower is reduced when the infant's temperature is stable.

A sensor for indicating the temperature of the baby, a set temperature circuit for supplying a desired temperature of the baby, and a comparator for comparing the temperature of the baby with the temperature of the desired baby; and the temperature of the baby is stabilized. 16. The apparatus of claim 15, wherein the blower control reduces the blower speed when the temperature is near a desired temperature.

17. The apparatus according to claim 16, wherein the blower control unit controls the speed of the blower within a range of an upper limit and a lower limit.

18. The device of claim 17, wherein the lower limit is set for supplementing the infant with oxygen.

19. The apparatus of claim 18, wherein the blower speed control reduces the blower speed if the infant's body temperature is stable and close to the desired body temperature and has not reached the lower limit.

20. The apparatus of claim 19, wherein the blower speed control increases the blower speed when the infant's body temperature becomes unstable while the blower speed is decreasing.

21. The apparatus of claim 20, further comprising a speed sensor for sensing a speed of the blower, and a memory coupled to the speed sensor, wherein the blower speed control stores the speed at which the infant's body temperature became unstable in the memory. .

22. The device of claim 21, wherein the speed at which the infant's body temperature became unstable is a lower limit for the subsequent decrease in blower speed.

A method of changing the blower speed of an air circulation system of a nursing device having a motor speed control circuit for circulating air into a fan motor and a nursing device cover, wherein the temperature of the baby in the nursing device is stabilized. Sensing and controlling the speed of the blower motor based at least in part on the stability of the infant's body temperature.

24. The method of claim 23, wherein the body temperature of the baby at different times is measured and the rate of change of the body temperature of the baby over time is measured.

24. The method of claim 23, comprising reducing the blower motor speed when the infant's temperature is stable.

26. The method of claim 25, wherein the step of reducing the fan speed while the infant's body temperature is stable is repeated.

27. The method of claim 26, comprising determining a blower speed minimum to replenish oxygen in the cover, and stopping the iterative process before reducing the blower speed below the minimum blower speed.

28. The method of claim 27, comprising increasing the fan speed when the infant's temperature becomes unstable.

29. The method according to claim 28, further comprising: storing the speed at which the body temperature becomes unstable when decreasing the blower speed; and stopping the decreasing stage when the stored speed is reached when decreasing the body temperature thereafter. The method described in.

30. The method of claim 29, comprising, if the infant's temperature remains stable when the stored speed is reached, continuing the reduction step after a period of time.

A control system for controlling the volume of fluid circulating in the nursing device, the control system sensing temperature stability of the infant's body temperature and providing a temperature signal accordingly; A fluid flow circuit coupled to the temperature sensor and arranged to measure a volume of fluid circulating in the nursing responsive to the temperature signal.

32. The system of claim 31, wherein the fluid flow circuit reduces the volume of circulating fluid when the infant's temperature stabilizes.

33. The apparatus of claim 32, further comprising a temperature differential circuit indicating an output of a rate of change of the infant's body temperature over time, the output of the differential circuit being coupled to the fluid flow circuit.

Further comprising a memory in communication with the fluid flow circuit, wherein the fluid flow circuit stores a value of a circulating fluid volume when the infant's body temperature becomes unstable, and a volume of the fluid until the infant's body temperature is stabilized again. 33. The system of claim 32, wherein

If the infant's temperature remains stable and the volume of circulating fluid is greater than the value of the volume of fluid stored in memory, the fluid that reduces the volume of fluid circulated after the infant's temperature has stabilized again 35. The system of claim 34, comprising a flow circuit.

A baby incubator for an infant,
A table to hold the baby,
A canopy coupled to the platform to form an infant receiving chamber;
A sensor that senses the stability of the infant's body temperature, supplies a temperature stabilization signal in response to the body temperature,
A fan, a motor for driving a fan for circulating air in the nursing device, and a temperature stable signal responsive to the motor and the fan speed, the temperature stable signal being measured in response to the motor and the sensor; And a blower assembly provided with a control unit.

37. The device of claim 36, wherein the controller reduces the speed of the fan when the infant's temperature is stabilized.

38. The fan of claim 37, wherein the speed of the fan is tapered unless the temperature of the baby is stable and the speed of the fan does not fall below a minimum level required to replenish oxygen in the chamber. apparatus.

A set point circuit and a comparator for measuring the infant set point temperature, wherein the sensor measures the infant's body temperature, and wherein the control unit is configured such that the comparator is such that the infant's body temperature is near the set point, and stably. 38. The apparatus of claim 37, wherein the speed of the fan is decreased when the speed is indicated.

A speed sensor for sensing the speed of the fan, wherein the speed of the fan is the same as long as the temperature of the baby is stable and does not fall below the minimum level required to replenish oxygen in the chamber. 40. The apparatus of claim 39, wherein the speed of the fan sensed by a sensor is reduced.

41. The apparatus of claim 40, wherein the controller increases the speed of the fan when the temperature of the baby becomes unstable during speed reduction.

42. The apparatus of claim 41, wherein the speed of the fan increases as long as the infant's temperature is unstable and does not exceed a maximum speed.

37. The device of claim 36, wherein the stability of the infant's body temperature is determined by examining the rate of change of the infant's body temperature over time.

44. The apparatus of claim 43, wherein the control reduces the speed of the fan when the infant's temperature is stable.

47. The method of claim 44, wherein the fan speed is reduced unless the infant's temperature is stable and the fan speed is not less than the minimum level required to provide supplemental oxygen in the chamber. apparatus.

37. The apparatus of claim 36, further comprising a heater control to vary power to the heater to control the body temperature of the baby by warming the circulating air in the chamber.

47. The apparatus of claim 46, wherein the speed controller receives power feedback information from the heater controller indicating power supplied from the heater, and changes the speed of the fan according to the power feedback information.

48. The apparatus of claim 47, wherein the speed controller reduces the speed of the fan when the rate of change in power supplied to the heater over time is near zero.